Применение аутологичных мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани в лечении дефектов гиалинового хряща у лабораторных животных (обзор литературы)
- Авторы: Першина П.А.1, Новосад Ю.А.1,2, Родионова К.Н.1,2, Асадулаев М.С.1, Зорин В.И.1, Бортулёв П.И.1, Виссарионов С.В.1
-
Учреждения:
- Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
- Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
- Выпуск: Том 12, № 4 (2024)
- Страницы: 499-510
- Раздел: Научные обзоры
- URL: https://bakhtiniada.ru/turner/article/view/282520
- DOI: https://doi.org/10.17816/PTORS635941
- ID: 282520
Цитировать
Аннотация
Обоснование. Дегенеративно-дистрофические заболевания хрящевой ткани являются эпидемиологически важной проблемой современной травматологии и ортопедии. Использование аутологичных мезенхимальных стволовых клеток для восстановления дефектов хрящевой ткани — наиболее перспективное направление в современных исследованиях.
Цель — провести обзор литературных данных о применение мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани для восстановления дефектов суставного хряща у лабораторных животных.
Материалы и методы. Выполнен обзор современной и исторической литературы на русском и английском языках по ключевым словам в базах данных Google Scholar, Ciberleninka, PubMed, eLibrary, Mendeley, Science Direct за последние 20 лет. Всего было отобрано 113 публикаций, далее по полнотекстовым материалам и абстрактам были выбраны 25 публикаций, соответствующих критериям включения.
Результаты. На основе литературных данных установлено, что аутологичные мезенхимальные стволовые клетки жировой ткани при дефектах гиалинового хряща стимулируют регенерацию. В преобладающем большинстве работ показано, что вне зависимости от состава матрицы-носителя или геля добавление как дифференцированных, так и недифференцированных клеток приводит к ускоренному восстановлению хрящевой ткани. Мезенхимальные стволовые клетки жировой ткани могут быть также применены в качестве самостоятельной технологии без использования носителей.
Заключение. Несмотря на широкий спектр технологий, хирургических методов, а также материалов для восстановления дефектов хрящевой ткани, до сих пор не существует идеального графта, который бы восстанавливал хрящевую ткань. При этом мезенхимальные стволовые клетки увеличивают скорость восстановления дефектов и могут стать новой терапевтической стратегией при дегенеративно-дистрофических заболеваниях хряща.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Полина Андреевна Першина
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Автор, ответственный за переписку.
Email: polinaiva2772@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5665-3009
SPIN-код: 2484-9463
аспирант
Россия, Санкт-ПетербургЮрий Алексеевич Новосад
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: novosad.yur@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6150-374X
SPIN-код: 3001-1467
аспирант
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-ПетербургКристина Николаевна Родионова
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: rkn0306@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6187-2097
SPIN-код: 4627-3979
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург
Марат Сергеевич Асадулаев
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: marat.asadulaev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1768-2402
SPIN-код: 3336-8996
канд. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургВячеслав Иванович Зорин
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: traumaturner@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9712-5509
SPIN-код: 4651-8232
канд. мед. наук, доцент
Россия, Санкт-ПетербургПавел Игоревич Бортулёв
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: pavel.bortulev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4931-2817
SPIN-код: 9903-6861
канд. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургСергей Валентинович Виссарионов
Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера
Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048
SPIN-код: 7125-4930
д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Runhaar J. Development and prevention of knee osteoarthritis: the load of obesity. Rotredame: Erasmus university, 2013. Available from: https://core.ac.uk/download/pdf/18511861.pdf
- Ежов М.Ю., Ежов И.Ю., Кашко А.К., и др. Нерешенные вопросы регенерации хрящевой и костной ткани (обзорно-аналитическая статья) // Успехи современного естествознания. 2015. № 5. С. 126–131. EDN: UCMJHT
- Xu Y., Jiang Y., Xia C., et al. Stem cell therapy for osteonecrosis of femoral head: Opportunities and challenges // Regen Ther. 2020. Vol. 15. P. 295–304. doi: 10.1016/j.reth.2020.11.003
- Brittberg M., Lindahl A., Nilsson A., et al. Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation // N Engl J Med. 1994. Vol. 331, N 14. P. 889–895. doi: 10.1056/nejm199410063311401
- Mobasheri A., Kalamegam G., Musumeci G., et al. Chondrocyte and mesenchymal stem cell-based therapies for cartilage repair in osteoarthritis and related orthopaedic conditions // Maturitas. 2014. Vol. 78, N 3. P. 188–198. doi: 10.1016/j.maturitas.2014.04.017
- Mistry H., Connock M., Pink J., et al. Autologous chondrocyte implantation in the knee: systematic review and economic evaluation // Health Technol Assess. 2017. Vol. 21, N. 6. P. 1–294. doi: 10.3310/hta21060
- Friedenstein A.J., Petrakova K.V., Kurolesova A.I., et al. Heterotopic of bone marrow. Analysis of precursor cells for osteogenic and hematopoietic tissues // Transplantation. 1968. Vol. 6, N 2. P. 230–247. doi: 10.1097/00007890-196803000-00009
- Volarevic V., Arsenijevic N., Lukic M.L., et al. Concise review: mesenchymal stem cell treatment of the complications of diabetes mellitus // Stem Cells. Vol. 29, N 1. P. 5–10. doi: 10.1002/stem.556
- Xie X., Wang Y., Zhao C., et al. Comparative evaluation of MSCs from bone marrow and adipose tissue seeded in PRP-derived scaffold for cartilage regeneration // Biomaterials. 2012. Vol. 33, N 29. P. 7008–7018. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.06.058
- Steck E., Bertram H., Abel R., et al. Induction of intervertebral disc-like cells from adult mesenchymal stem cells // Stem Cells. Vol. 23, N 3. P403–411. doi: 10.1634/stemcells.2004-0107
- Peláez P., Damiá E., Torres-Torrillas M., et al. Cell and cell free therapies in osteoarthritis // Biomedicines. 2021. Vol. 9, N 11. P. 1726. doi: 10.3390/biomedicines9111726
- Zuk P.A., Zhu M., Ashjian P., et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells // Mol Biol Cell. 2002. Vol. 13, N 12. P. 4279–4295. doi: 10.1091/mbc.e02-02-0105
- Kern S., Eichler H., Stoeve J., et al. Comparative analysis of mesenchymal stem cells from bone marrow, umbilical cord blood, or adipose tissue // Stem Cells. 2006. Vol. 24, N 5. P. 1294–1301. doi: 10.1634/stemcells.2005-0342
- Dominici M., Le Blanc K., Mueller I., et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement // Cytotherapy. 2006. Vol. 8, N 4. P. 315–317. doi: 10.1080/14653240600855905
- Anraku Y., Mizuta H., Sei A., et al. The chondrogenic repair response of undifferentiated mesenchymal cells in rat full-thickness articular cartilage defects // Osteoarthritis Cartilage. Vol. 16, N 8. P. 961–964. doi: 10.1016/j.joca.2007.12.009
- Wang W., He N., Feng C., et al. Human adipose-derived mesenchymal progenitor cells engraft into rabbit articular cartilage // Int J Mol Sci. 2015. Vol. 6, N 6. P. 12076–12091. doi: 10.3390/ijms160612076
- Brindo da Cruz I.C., Velosa A.P.P., Carrasco S., et al. Post-adipose-derived stem cells (ADSC) stimulated by collagen type V (Col V) mitigate the progression of osteoarthritic rabbit articular cartilage // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. ID: 606890. doi: 10.3389/fcell.2021.606890
- Ude C.C., Sulaiman S.B., Min-Hwei N., et al. Cartilage regeneration by chondrogenic induced adult stem cells in osteoarthritic sheep model // PLoS One. 2014. Vol. 9, N 6. ID: e98770. doi: 10.1371/journal.pone.0098770
- Desando G., Cavallo C., Sartoni F., et al. Intra-articular delivery of adipose derived stromal cells attenuates osteoarthritis progression in an experimental rabbit model // Arthritis Res Ther. 2013. Vol. 15, N 1. P. R22. doi: 10.1186/ar4156
- Ahmad M.R., Badar W., Ullah Khan M.A., et al. Combination of preconditioned adipose-derived mesenchymal stem cells and platelet-rich plasma improves the repair of osteoarthritis in rat // Regen Med. 2020. Vol. 15, N 11. P. 2285-2295. doi: 10.2217/rme-2020-0040
- Hsu Y.K., Sheu S.Y., Wang C.Y., et al. The effect of adipose-derived mesenchymal stem cells and chondrocytes with platelet-rich fibrin releasates augmentation by intra-articular injection on acute osteochondral defects in a rabbit model // Knee. 2018. Vol. 25, N 6. P. 1181–1191. doi: 10.1016/j.knee.2018.10.005
- Kuroda K., Kabata T., Hayashi K., et al. The paracrine effect of adipose-derived stem cells inhibits osteoarthritis progression // BMC Musculoskelet Disord 2015. Vol. 16. P. 236. doi: 10.1186/s12891-015-0701-4
- Fu Q., Zhou R., Cao J., et al. Culture of mesenchymal stem cells derived from the infrapatellar fat pad without enzyme and preliminary study on the repair of articular cartilage defects in rabbits // Front Bioeng Biotechnol. 2022. Vol. 10. ID: 889306. doi: 10.3389/fbioe.2022.889306
- Stock U.A., Vacanti J.P. Tissue engineering: current state and prospects // Annu Rev Med. 2001. Vol. 52. P. 443–451. doi: 10.1146/annurev.med.52.1.443
- Vannini F., Filardo G., Kon E., Ret al. Scaffolds for cartilage repair of the ankle joint: The impact on surgical practice // Foot Ankle Surg. 2013. Vol. 19, N 1. P. 2–8. doi: 10.1016/j.fas.2012.07.001
- Chang S.C., Rowley J.A., Tobias G., et al. Injection molding of chondrocyte/alginate constructs in the shape of facial implants // J Biomed Mater Res. 2001. Vol. 55, N 4. P. 503–511. doi: 10.1002/1097-4636(20010615)55:4<503::aid-jbm1043>3.0.co;2-s
- Hull S.M., Brunel L.G., Heilshorn S.C. 3D bioprinting of cell-laden hydrogels for improved biological functionality // Adv Mater. 2022. Vol. 34, N 2. ID: 2103691. doi: 10.1002/adma.202103691
- Hung C.T., Lima E.G., Mauck R.L., et al. Anatomically shaped osteochondral constructs for articular cartilage repair // J Biomech. 2003. Vol. 36, N 12. P. 1853–1864. doi: 10.1016/s0021-9290(03)00213-6
- Lee C.H., Cook J.L., Mendelson A., et al. Regeneration of the articular surface of the rabbit synovial joint by cell homing: a proof of concept study // Lancet. 2010. Vol. 376, N 9739. P. 440–448. doi: 10.1016/s0140-6736(10)60668-x
- Yang Z., Li H., Tian Y., et al. Biofunctionalized Structure and ingredient mimicking scaffolds achieving recruitment and chondrogenesis for staged cartilage regeneration // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. ID: 655440. doi: 10.3389/fcell.2021.655440
- Yang Z.G., Tang R.F., Qi Y.Y., et al. Restoration of cartilage defects using a superparamagnetic iron oxide-labeled adipose-derived mesenchymal stem cell and TGF-β3-loaded bilayer PLGA construct // Regen Med. 2020. Vol. 16, N 6. P. 1735–1747. doi: 10.2217/rme-2019-0151
- Lee Y.H., Petkova A.P., Granneman J.G. Identification of an adipogenic niche for adipose tissue remodeling and restoration // Cell Metab. 2013. Vol. 18, N 3. P. 355–367. doi: 10.1016/j.cmet.2013.08.003
- Bourin P., Bunnell B.A., Casteilla L., et al. Stromal cells from the adipose tissue-derived stromal vascular fraction and culture expanded adipose tissue-derived stromal/stem cells: a joint statement of the International Federation for Adipose Therapeutics and Science (IFATS) and the International Society for Cellular Therapy (ISCT) // Cytotherapy. 2013. Vol. 15, N 6. P. 641–648. doi: 10.1016/j.jcyt.2013.02.006
- Desando G., Bartolotti I., Martini L., et al. Regenerative features of adipose tissue for osteoarthritis treatment in a rabbit model: enzymatic digestion versus mechanical disruption // Int J Mol Sci. 2019. Vol. 20, N 11. P. 2636. doi: 10.3390/ijms20112636
- Chen Z., Ge Y., Zhou L., et al. Pain relief and cartilage repair by Nanofat against osteoarthritis: preclinical and clinical evidence // Stem Cell Res Ther. 2021. Vol. 12, N 1. P. 477. doi: 10.1186/s13287-021-02538-9
- Ge Y., Xu W., Chen Z., et al. Nanofat lysate ameliorates pain and cartilage degradation of osteoarthritis through activation of TGF-β–Smad2/3 signaling of chondrocytes // Front Pharmacol. 2023. Vol. 14. ID: 900205. doi: 10.3389/fphar.2023.900205
- Li Q., Zhao F., Li Z., et al. Autologous fractionated adipose tissue as a natural biomaterial and novel one-step stem cell therapy for repairing articular cartilage defects // Front Cell Dev Biol. 2020. Vol. 8. P. 694. doi: 10.3389/fcell.2020.00694
- Upchurch D.A., Renberg W.C., Roush J.K., et al. Effects of administration of adipose-derived stromal vascular fraction and platelet-rich plasma to dogs with osteoarthritis of the hip joints // Am J Vet Res. 2016. Vol. 77, N 9. P. 940–951. doi: 10.2460/ajvr.77.9.940
- Ba K., Ni D., Wang X.B., et al. Chondrocyte cocultures with stromal vascular fraction of adipose tissue promote cartilage regeneration in vivo // Hua Xi Kou Qiang Yi Xue Za Zhi. 2020. Vol. 38, N 3. P. 240–244. doi: 10.7518/hxkq.2020.03.002
- Go G., Jeong S.G., Yoo A., et al. Human adipose-derived mesenchymal stem cell-based medical microrobot system for knee cartilage regeneration in vivo // Sci Robot. 2020. Vol. 5, N 38. ID: eaay6626. doi: 10.1126/scirobotics.aay6626
Дополнительные файлы
